孤高の暗殺者ブラック・ウィドウ（スカーレット・ヨハンソン）の前に、ある日突然「妹」のエレーナ（フローレンス・ピュー）が現れる。二人は自分たちを暗殺者に仕立て上げたスパイ組織レッドルームの秘密を知ってしまったため、組織から命を狙われていた。姉妹が頼れるのは、かつて組織によって作られた偽りの家族しかなかったが、レッドルームの陰謀はこの「家族」の再会に仕組まれていた。